Back to the topics list

convection

Uhamisho wa joto unaopitisha mara nyingi hujulikana kama upitishaji, ni uhamishaji wa joto kutoka sehemu moja hadi nyingine kwa mwendo wa viowevu. Upitishaji wa joto kwa kawaida ndio njia kuu ya uhamishaji joto katika vimiminika na gesi.

Convection hutokea wakati maeneo yenye joto zaidi ya kioevu au gesi yanapanda hadi maeneo ya baridi katika kioevu au gesi. Kioevu au gesi baridi huchukua mahali pa maeneo yenye joto zaidi ambayo yameongezeka zaidi. Hii inasababisha muundo wa mzunguko unaoendelea.

Convection ni mchakato wa kuhamisha joto. Wakati mikondo inapozalishwa, jambo hilo huhamishwa kutoka eneo moja hadi jingine. Kwa hiyo, hii pia ni mchakato wa uhamisho wa wingi.

Upitishaji joto ni mtiririko wa joto kupitia kwa wingi, mwendo wa macroscopic wa jambo kutoka eneo lenye joto hadi eneo lenye ubaridi, kinyume na uhamishaji hadubini wa joto kati ya atomi zinazohusika na upitishaji.

Tuseme tunazingatia inapokanzwa eneo la ndani la hewa. Hewa hii inapokanzwa, molekuli huenea, na kusababisha eneo hili kuwa mnene kidogo kuliko hewa inayozunguka, isiyo na joto. Kwa kuwa ni mnene kidogo kuliko hewa baridi inayoizunguka, hewa ya moto itapanda baadaye kwa sababu ya nguvu zinazovuma - harakati hii ya hewa moto hadi eneo la baridi inasemekana kuhamisha joto kwa kupitisha.

Maji ya kuchemsha katika sufuria ni mfano mzuri wa uhamisho wa joto kwa convection. Wakati jiko linapowashwa kwanza, joto huhamishwa kwanza na upitishaji kati ya vitu kupitia sehemu ya chini ya sufuria hadi kwenye maji. Hata hivyo, hatimaye, maji huanza kububujika, Bubbles hizi kwa kweli ni mikoa ya ndani ya maji ya moto ya kupanda juu ya uso, na hivyo kuhamisha joto kutoka maji ya moto chini kwa maji baridi juu kwa convection. Wakati huo huo, maji baridi, yenye mnene zaidi juu yatazama chini, ambapo huwashwa moto.

Mfano mwingine mzuri wa convection iko kwenye angahewa. Uso wa dunia huwashwa na jua, hewa ya joto huinuka na hewa ya baridi huingia.

Upitishaji unaotokea kiasili unaitwa upitishaji wa asili au upitishaji wa bure. Ikiwa kiowevu kitasambazwa kwa kutumia feni au pampu, huitwa upitishaji wa kulazimishwa. Seli inayoundwa na mikondo ya kupitisha inaitwa seli ya convection au seli ya Benard .

Mfano mwingine muhimu wa mikondo ya convection ni uundaji wa upepo juu ya raia wa nchi kavu karibu na miili mikubwa ya maji. Maji yana uwezo mkubwa wa kuongeza joto kuliko nchi kavu na hatimaye hushikilia joto vizuri zaidi. Kwa hiyo, inachukua muda mrefu kubadili halijoto yake, ama juu au chini. Kwa hivyo, wakati wa mchana hewa juu ya maji itakuwa baridi zaidi kuliko ile ya ardhini. Hii inajenga eneo la shinikizo la chini juu ya ardhi, kuhusiana na eneo la shinikizo la juu juu ya maji, na hatimaye mtu hupata upepo unaovuma kutoka kwa maji hadi kwenye ardhi. Kwa upande mwingine, wakati wa usiku maji hupoa polepole zaidi kuliko ardhi, na hewa juu ya maji ni joto kidogo kuliko juu ya ardhi. Hii inaunda eneo la shinikizo la chini juu ya maji kuhusiana na eneo la shinikizo la juu juu ya ardhi, na upepo utavuma kutoka kwenye ardhi hadi kwenye maji.

Aina za convection ya joto

Usafirishaji wa joto ni wa aina tatu - asili, kulazimishwa, na mchanganyiko.

• Upitishaji wa kulazimishwa - Katika hali moja, joto linaweza kubebwa kwa mwendo wa kiowevu, ambao unaweza kutokea hata bila mchakato wa kuongeza joto mchakato wa uhamishaji joto unaoitwa kwa urahisi kama upitishaji wa kulazimishwa.
• Upitishaji asilia - Katika hali nyingine, kujipasha joto kunaweza kusababisha giligili kupita kupitia upanuzi na nguvu za kupeperuka, huku ikisababisha joto kusafirishwa kwa mwendo huu - mchakato unaojulikana kwa urahisi kama upitishaji asilia au upitishaji wa bure.
• Upitishaji uliochanganyika (pamoja) ni mchanganyiko wa upitishaji wa kulazimishwa na wa bure ambao ni kisa cha jumla cha upitishaji wakati mtiririko unaamuliwa kwa wakati mmoja na mfumo wa nje wa kulazimisha (yaani, usambazaji wa nishati ya nje kwa mfumo wa mwili uliosawazishwa na maji) na ujazo wa ndani ( mass) nguvu, yaani, kwa usambazaji wa msongamano usio wa sare wa chombo cha maji katika uwanja wa mvuto.

Baadhi ya mifano ya kila siku ya convection asili

1. Maji ya kuchemsha - Maji ya kuchemsha kwenye bakuli pia hufanya kazi kwa kanuni ya convection. Wakati maji yanapoanza kupata joto, molekuli za maji hupanuka na kusonga kwenye sufuria. Kwa hiyo, joto huhamishiwa kwenye sehemu nyingine za sufuria na maji baridi huanza kuzama wakati maji ya joto yanaongezeka.
2. Mfano rahisi wa mikondo ya kupitisha ni hewa ya joto inayoinuka kuelekea dari au dari ya nyumba. Hewa ya joto ni mnene kidogo kuliko hewa baridi, kwa hivyo huinuka.
3. Upepo ni mfano wa mkondo wa convection. Mwangaza wa jua au mwanga unaoakisiwa huangaza joto, na kuweka tofauti ya halijoto ambayo husababisha hewa kusogea. Maeneo yenye kivuli au unyevu ni baridi, au yanaweza kunyonya joto, na kuongeza athari. Mikondo ya kondomu ni sehemu ya kile kinachoendesha mzunguko wa kimataifa wa angahewa ya Dunia.
4. Kikombe cha kuanika cha kinywaji cha moto - Huenda umeona mvuke ukitoka kwenye kikombe cha chai moto au kahawa. Kutokana na joto la maji, hewa ya joto huinuka. Hewa hii ya joto ni mvuke.
5. Kuyeyuka kwa barafu - Joto huhamia kwenye barafu kutoka angani. Hii husababisha kuyeyuka kutoka kwa kigumu hadi kioevu.
6. Puto ya hewa moto - Hita ndani ya puto hupasha joto hewa na hivyo hewa husogea juu. Hii husababisha puto kupanda kwa sababu hewa moto hunasa ndani. Rubani anapotaka kushuka, anatoa hewa moto na hewa baridi huchukua mahali pake, na hivyo kusababisha puto kushuka.
7. Kuyeyusha kwa nyenzo zilizogandishwa - Chakula kilichogandishwa huyeyuka haraka chini ya maji baridi ya bomba kuliko kikiwekwa kwenye maji. Kitendo cha maji yanayotiririka huhamisha joto ndani ya chakula haraka.
8. Dhoruba ya radi - Maji ya joto kutoka baharini huinuka juu angani na kugeuka kuwa matone ya maji yaliyojaa ambayo huunda mawingu. Utaratibu huu unapoendelea, mawingu madogo hugongana na mawingu makubwa zaidi hutengenezwa. Baada ya kufikia hatua ya mwisho ya ukuaji, mawingu ya cumulonimbus au radi hutengenezwa.

Convection katika hali ya hewa na jiolojia

1. Mantle Convection - Vazi la miamba la Dunia husogea polepole kwa sababu ya mikondo ya kupitisha ambayo huhamisha joto kutoka ndani ya Dunia hadi juu ya uso. Hii ndio sababu sahani za tectonic husonga polepole kuzunguka Dunia. Nyenzo za moto huongezwa kwenye kingo zinazokua za sahani na kisha hupoa. Kwenye kingo za matumizi, nyenzo huwa mnene kwa kuambukizwa kutoka kwa joto na kuzama ndani ya Dunia kwenye mfereji wa bahari. Hii inasababisha kuundwa kwa volkano.
2. Mzunguko wa bahari - Maji ya joto kuzunguka ikweta huzunguka kuelekea kwenye nguzo na maji baridi kwenye nguzo husogea kuelekea ikweta.
3. Athari ya mrundikano wa bomba la moshi - Huu ni mwendo wa hewa ndani na nje ya majengo, mifereji ya maji au vitu vingine kwa sababu ya uchangamfu. Katika kesi hii, buoyancy inahusu msongamano tofauti katika hewa kati ya hewa ndani na hewa nje. Nguvu ya buoyancy huongezeka kutokana na urefu mkubwa wa muundo na tofauti kubwa kati ya kiwango cha joto cha ndani na nje ya hewa.
4. Upitishaji wa nyota - Nyota ina eneo la kupitisha ambapo nishati husogezwa na upitishaji. Nje ya msingi ni eneo la mionzi ambapo plasma inasonga. Mkondo wa mkondo huunda wakati plasma inapoinuka na plasma iliyopozwa inashuka.
5. Mvuto wa msukumo - Hii inaonyesha wakati chumvi kavu inasambaa kuelekea chini kwenye udongo wenye unyevunyevu kwa sababu maji matamu yanachangamka kwenye maji ya chumvi.
6. Mikondo ya convection inaonekana kwenye jua . Chembechembe zinazoonekana kwenye tufe la jua ni sehemu za juu za seli za kupitisha. Kwa upande wa jua na nyota nyingine, umajimaji huo ni plazima badala ya kioevu au gesi.

Upitishaji wa kulazimishwa

Hapa ndipo kifaa cha nje kama vile feni, pampu au kifaa cha kufyonza kinatumika kuwezesha upitishaji.

Hapa kuna mifano ya upitishaji wa kulazimishwa:

1. Radiator - Katika radiator, kipengele cha kupokanzwa kinawekwa chini ya mashine. Kwa hivyo, hewa ya joto kutoka kwa kipengele hiki cha kupokanzwa hubadilishwa na hewa baridi.
2. Jokofu - Sehemu ya kufungia imewekwa juu. Sababu ya hii ni kwamba hewa ya joto ndani ya jokofu itainuka lakini hewa baridi zaidi katika eneo la friji itazama na kuweka sehemu ya chini ya jokofu joto.
3. Kiyoyozi - Kitengo cha baridi katika kiyoyozi kinawekwa juu. Kwa hivyo, hewa ya joto huinuka hadi kwenye kitengo cha baridi, inabadilishwa na hewa baridi, na chumba kilichopozwa.
4. Popper ya hewa ya moto - Ina feni, kipengele cha kupokanzwa, na tundu. Popper inapowashwa, feni hupulizia hewa kwenye kipengee cha kupasha joto kupitia vent. Hewa inakuwa ya joto na hivyo huinuka. Kernels za popcorn zimewekwa tu juu ya kipengele cha kupokanzwa. Hewa ya moto huinuka na punje za popcorn huwashwa. Hivi ndivyo tunavyopata popcorn zetu za kupendeza.
5. Tanuri ya convection - Katika tanuri ya convection, kanuni ya convection ya kulazimishwa hutumiwa. Hewa katika compartment inalazimika joto kwa kutumia vipengele vya kupokanzwa. Kutokana na joto hili, molekuli za hewa hupanua na kusonga. Chakula ndani hupikwa kutokana na hewa hii ya joto.
6. Injini ya hewa-kilichopozwa - Injini za hewa hupozwa na mikondo ya convection katika mabomba yao ya maji. Injini, inapoendesha kwa muda mrefu, inapata joto. Joto linalotolewa linahitaji kupozwa ili injini iendelee kufanya kazi. Injini inafunikwa na koti ya maji ambayo inapokanzwa. Kutokana na joto hili, maji ya joto hupita kupitia mabomba yanayozunguka injini. Mabomba haya yana mashabiki kutokana na ambayo maji ya joto hupozwa. Maji haya ya joto, kwa kanuni ya convection, huzama chini, na hivyo baridi ya injini.